理论教育 汽车电液技术:最新应用

汽车电液技术:最新应用

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:汽车的轻量化是当前节油车辆所采用的重要措施之一。目前,集先进的计算机技术、通信技术、电子技术和智能控制技术于一体的汽车电液控制技术已成为衡量现代汽车技术水平的重要标志。

汽车电液技术:最新应用

1.汽车的节能技术

在保证汽车动力性能、排放性能等条件下,汽车以最小的燃油消耗完成单位运输工作量的能力,称为汽车的燃油经济性。

在中国和欧洲,汽车的燃油经济性常用一定工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量来衡量,单位为“升/百公里(L/100km)”,其数值越大,汽车的燃油经济性越差。在美国,汽车的燃油经济性常用一定工况下一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量,单位为“英里/加仑(mile/usgal)”,其数值越大,汽车的燃油经济性越好。1L=0.2642(美)usgal,1km=0.62137mile;则10L/100km相当于23.52mile/usgal。对于载货车,通常用“升/百公里”来表示燃油经济性。

(1)发动机节能技术 发动机节能是汽车节能技术的关键。发动机燃油消耗率的高低直接影响整车燃料消耗,在汽车各工况下,此值并非常量,所以,发动机原有特性中的经济工作区域越大,越有利于节油。同时,在汽车行驶过程中,发动机的运行工况(负荷率)也直接影响汽车的燃油经济性。

发动机节能技术的核心是提高发动机的燃烧效率。而提高热效率就是组织好发动机各个工作过程、减少各种损耗以及正确选择汽车动力机械的机型。为了提高发动机的热效率,利用电液控制技术,采用各种高速电液控制阀,组织好进、排气过程、喷油过程、燃烧过程以减少各种损失。主要措施有:提高压缩比,稀燃技术,直喷技术,增压技术、中冷技术,可变进气技术,改善进排气过程,改善混合气体在气缸中的流动方式,改进点火配置以提高点火能量,优化燃烧过程,电控喷射技术,高压共轨技术,绝热发动机技术等。

(2)整车节能技术 低燃耗发动机是汽车节能的基础,但装有低燃耗发动机的汽车未必就有良好的燃油经济性,还要看发动机和传动系的匹配情况。利用电液控制技术,采用合理的电液控制回路,选择合适的电液控制元件,匹配优化传动系参数可使发动机经常在经济区域内工作。减少空气阻力系数、轮胎道路阻力系数和汽车轻量化等都属于整车节能技术范畴

影响汽车燃油经济性的因素:

1)汽车质量:较轻的汽车质量,可降低各种行驶阻力,从而降低燃油消耗。汽车的轻量化是当前节油车辆所采用的重要措施之一。

2)汽车外形:因为克服汽车空气阻力而消耗的功率与车速的3次方成正比,随着现代汽车车速的不断提高,空气阻力对汽车燃油经济性的影响越来越大。大幅度减小汽车空气阻力系数是另一个重要的节能措施。

3)传动匹配与效率:汽车发动机与传动系统进行良好的匹配,从而使常用汽车行驶工况下的发动机尽量在较低的油耗区域,可大大提高整车的燃油经济性。无级变速器(CVT)的研制成功,使这一点成为现实。对于电液传动和控制系统,千方百计地降低传动系损耗、提高传动效率是降低燃油消耗的重要途径。

4)轮胎:轮胎结构对滚动阻力影响很大,改善轮胎结构、减少轮胎阻力可以改善汽车的燃油经济性。

(3)燃油的品质与新燃料技术 汽车节能技术是与许多技术和产业相关联的系统工程,其中燃油质量好坏将直接影响到汽车的正常使用和燃料经济性。多年来,我国石油及其炼制工业技术有了一定的发展,但燃料品质与国际水平仍有一定的差距,尤其表现在专用柴油质量方面。在世界汽车大量进入中国和中国汽车工业飞速发展的今天,油品问题就显得十分突出。

2.新能源技术

由于传统的汽、柴油燃料日益短缺,各国政府、各大公司以及研究机构都纷纷对汽车的替代能源进行了大量研究,以寻找可以替代汽油和柴油的能源。已知可用于汽车的替代能源有电能、氢气、甲醇乙醇、天然气、液化石油气、二甲醚、太阳能生物质能等。

目前,除了单一的替代能源汽车的研究外,比较成熟的是混合动力汽车,根据工作燃料的不同,可以是天然气和汽油、醇类和汽油、电力和液体燃料等多种混合工作形式。

实际应用中,还有通过回收汽车等行走机械在频繁起停中耗散的能量,用于汽车加速或上坡时的需要,从而形成内燃机和其他动力装置联合驱动的所谓复合动力系统。(www.daowen.com)

另外,还有所谓双能源,就是在电动轮汽车上配置外电源动力转换系统,通常由道路上的上行和下行电气牵引供电线路提供能源。通过汽车上的受电弓子,利用架空动力线的电源直接驱动电动轮汽车,此时汽车发动机仍在运转,但转速较低,主要为通风系统、磁场控制、照明、润滑、制动和转向系统等提供动力。当汽车下坡行驶时,电动轮转为直流发电机,将汽车下坡势能转换为电能反馈至电网,汽车下坡制动电阻栅耗散的热能,转换后通过架空线反馈至电网其他负载。双能源汽车的使用每年节省数百万加仑柴油,从而减少了有害物质的排放量。

3.智能驾驶与遥控新技术

现代汽车已发展成为了机电液一体化、多种高新技术的载体,汽车的性能得到了显著的提高,向着高可靠性、高安全性、自动化、智能化及和谐人、车、环境关系的方向发展。目前,集先进的计算机技术、通信技术、电子技术和智能控制技术于一体的汽车电液控制技术已成为衡量现代汽车技术水平的重要标志。特别是汽车智能驾驶技术为车辆驾驶提供了巨大便利,并大大减轻了驾驶压力,特别是安全系数得到了大大提高,有效地减少了交通事故的发生。专家预言,汽车驾驶的智能化将是21世纪汽车发展的一个重要方向。目前已研制成功的车载智能化技术主要有下面几种:

(1)车载雷达防碰系统 日本马自达公司和丰田公司研制出的激光雷达,美国公司研制出的波段微波雷达,已经在载货车和公共汽车上投入使用。车载雷达通过障碍物探测器,利用微波、超声波、光等作为测距媒介,将测得的信息转换为指令,控制汽车换挡、减速、制动等或为驾驶员提供减速、制动、转向、停车等警示信息,使驾驶员从容地驾驶汽车,防止汽车与汽车或障碍物碰撞。

(2)声音导航系统 丰田汽车公司推出了声音合成技术导航系统。该系统采用10个中央处理器,其基本功能包括应用传感器、全方位系统和图示匹配来展示车辆所处位置;根据地址和地名为驾驶员展示出要到达地方的参考图;计算和展示出所选择路线的有关信息;用声音和交叉路线图示指示出所选择路线的有关信息;通过人造卫星和汽车传感器传出的信号来确定车辆位置,计算行驶时间,显示出路线交叉口的地形图,以重新推断出新的路线等。

(3)倒车防撞报警器 据初步调查统计,15%的汽车交通事故是由汽车倒车“后视”不良造成的。因此,增强汽车的后视能力,尤其是增强大型、重型车辆的后视能力,对提高行车安全,减轻驾驶员的劳动强度和心理压力十分重要。为此,华南理工大学研制出一种超声波汽车倒车防撞报警器,利用超声波回声测距的原理,测量车后一定距离内的物体,并以MCS—51系列单片机作为中心控制单元。这种新型防撞报警器可及时显示车后障碍物的距离和方位,显示范围为0.5~9.9m。当距离大于2m时,显示车后障碍物的方位;当距离小于2m时,除了显示其方位外,还可根据三段不同的距离分别给出三种报警信号,以警示驾驶员有三种不同程度的紧急状态,使驾驶员据此做出相应的操作,防止因倒车而发生交通事故。

(4)全球卫星定位系统 近几年来,人们已经将无线电通信技术、卫星定位导航技术(GPS)应用在汽车防盗报警器中,称为全球卫星定位跟踪汽车防盗系统(GSM)。GSM依托无线通信覆盖网络,通过现有的手机设备控制和获得报警信息,除了具有双向防盗报警器的功能外,还可以监听车内动静,丢车后可以对汽车进行监听定位,方便查找破案。又因为它利用手机网络传递报警信息,控制距离就不受限制,在GSM网络内均可以通过手机控制和显示车辆信息,相当于为汽车装了一部手机,当然这需要卫星和地面网络的支持。

济南市警方研制开发出一套与“110”报警电话联动的GPS(卫星定位)系统。济南市警方使用的GPS系统包括空中定位、地面监控、车载移动、无线通信等多个子系统,主要功能是警力调度、车辆报警、目标监控。该系统启用后,重要警车的地理位置和工作状态均可动态显示,可随时赶往案发地点。当运钞车、邮政车等特种运输车辆遇到紧急情况时,GPS系统能按预设的功能使车辆熄火,并调度就近警车赶赴现场。以上仅仅是全球卫星定位系统中极为普通的一例。

(5)牵引力控制系统 丰田公司研究开发的该电液控制系统可以通过安装在四个轮子上的车轮速度传感器和安装在方向盘上的转角传感器测定驱动轮的速度和车体方向的变化,然后根据汽车实际状态利用电液控制技术将燃料供给和点火时间调节到最佳状态。此外,还能根据路面情况,辅助驾驶员进行加速操作。

(6)交通阻塞指示仪 该产品为英国通用逻辑控制设备公司推出,长为15.24cm,高为12.7cm,可安装在汽车仪表盘上。驾驶员只要按下电钮便可接收到由交通控制中心发出的信息,了解哪条道路阻塞,从而选择捷径。目前,该产品在英国伦敦已经投入使用。

(7)疲劳驾驶警报装置 日本丰田公司研制的疲劳驾驶警报装置,只要驾驶员在操纵方向盘时有一点迟钝,或脉搏有一点异常变化,该装置就能测出这些反应,并发出警告,令坐垫振动或自动刹车。日本东京大学研制出的疲劳测试器,可戴在驾驶员的手腕上。该测试器内部装有一小型氧气电池电极,能测驾驶员汗液中的乳酸、氮和酒精含量,然后通过小型无线电发射器把数据传送到研究中心。研究中心通过计算机分析,判定驾驶员的疲劳程度,及时向驾驶员发出警告,避免交通事故的发生。

(8)防瞌睡眼镜 国内外都在研究防瞌睡眼镜,一种德国人发明的眼镜有一个灵敏的光电开关,与驾驶室里的电灯和声音发生器连接。驾驶员如在途中打瞌睡,眼镜里的光电开关会自动接通电源,使驾驶员眼前的灯光发亮,引起驾驶员警觉。如未奏效,声音发生器会发出更大的声音。如驾驶员仍未清醒,开关会接通制动器,强制停车。国内也有类似的发明,是通过眼球瞳孔的变化来提醒驾驶员和控制车辆的正常驾驶,但是离实际使用还有一段距离。

(9)遥控防盗技术 汽车防盗系统是为了防范整车被盗或车上的零部件如轮胎、蓄电池汽车音响等被盗而设置的,最初使用方向盘锁、变速器锁、制动踏板锁等,但对于汽车零部件及车内物品被盗都无能为力。目前广泛使用的遥控汽车防盗报警器属于电子防盗报警系统,它的特点是,所有的功能都可以通过遥控器和接收主机遥控操作,在防盗模式下,无论是发动机罩、后备厢、车门被打开,还是车辆被碰撞、拖吊、车窗玻璃被砸碎,或是车内有物体移动,或非法发动车辆,均会触发报警信号。在报警状态下,高音警笛鸣叫,汽车危险报警灯(两侧转向信号)闪亮,以吓阻盗车者并引起车主和其他人注意。有的还通过专用的无线发射和接收装置提醒车主。双向报警系统还可以通过遥控器来查询和显示车辆所处的各种状态。

汽车防盗遥控器设有许多重要功能,如遥控全部车门的开锁和关锁,而不需用钥匙去开门锁,更不用动手去逐个车门地开锁;在停车场的众多车辆中通过遥控车上的闪光灯和警笛来寻找自己的车辆;遥控起动以防止冬季起动困难;遥控空调以调节车厢内温度;强制切断点火,强制切断电磁阀供油使发动机处于关机状态使车不能开走。汽车遥控距离一般只有30~50m,双向型也只有300~1000m,只适合金属棚全封闭车辆,需要汽车上蓄电池供电。

现在中高档轿车已把遥控防盗系统作为标准配置,在用户手册中都有该系统的操作要领,该系统的电路布线是整车电路的一部分,与汽车油路控制系统相连接,可靠性较高,使用也很方便。除了上述主要功能外,有些遥控装置还增加了静音防盗设定(以减少城市噪声)、二次防盗、中央门锁控制、防劫持、紧急呼救等功能,有些报警防盗系统还利用指纹和声音来识别车主,甚至用智能卡代替钥匙等。

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